KR100656137B1 - 유기 ｅｌ 장치 및 유기 ｅｌ 장치의 제조방법 - Google Patents

유기 ｅｌ 장치 및 유기 ｅｌ 장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

애노드, 유기 발광층, 및 캐소드를 포함하는 EL 소자가 유리 기판 위에 형성되고, 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비가 0.6 이상 2.0 이하인, Si 및 SiNx로 구성된 밀봉막이 EL 소자를 도포하기 위해 EL 소자의 표면 위에 형성된다.
유기 EL 장치, 밀봉막, 발광

Description

유기 ＥＬ 장치 및 유기 ＥＬ 장치의 제조방법{ORGANIC EL DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유기 EL 장치에 대한 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 밀봉막의 퇴적속도와 그에 따른 수증기 투과율 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도 3은 밀봉막 내의 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비와 그에 따른 수증기 투과율 사이의 관계를 나타내는 그래프.
도 4는 밀봉막을 제조하는 데 있어서 SiH₄가스의 유량에 대한 NH₃가스의 유량비와 제조된 밀봉막의 응력 변화량 사이의 관계를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기 EL 장치에 대한 구조를 나타내는 단면도.
도 6은 이물질이 EL 소자의 표면 위에 존재할 때 제 2 실시형태의 유기 EL 장치의 주요부를 나타내는 확대된 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 기판
2 : 유기 EL 소자
3 : 애노드
4 : 유기 발광층
5 : 캐소드
6 : 밀봉막
7 : 제 2 밀봉막
8 : 이물질
9 : 미부착 부분
본 발명은 일반적으로 유기　EL (electroluminescene) 장치에 관한 것이고, 특히 유기 EL 장치에서 사용되는 밀봉막의 특성 향상에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이러한 유기 EL 장치의 제조방법에 관한 것이다.
종래, 유기 EL 장치는 자체 발광을 수행하여 고휘도의 화면을 얻을 수 있었기 때문에 유기 EL 장치의 실용적인 적용은 얇고 가벼운 이동 기기나 유사 장치, 또는 조명기기를 위한 디스플레이 장치로 널리 발전해 왔다. 이러한 유기 EL 장치는 적어도 하나는 투명한 한 쌍의 전극층 및 그 전극층 사이에 끼워진 유기 발광층을 포함하는 EL 소자가 기판 위에 형성되어 있는 구조를 가진다.
이러한 유기 EL 장치에서는, EL 소자의 유기 발광층 및 전극층이 화상 품질 을 악화시키고 수명을 단축시키는 산소와 같은 가스 및 습기가 침투함으로써 손상될 우려가 있다. 따라서, 외부로부터 습기 및 가스가 침투하는 것을 방지하기 위한 목적으로 EL 소자의 표면이 밀봉막으로 피복하는 것이 제안되어 있다.
예를 들어, JP 2003-118030 A는, 가스-장벽층이 건조법을 이용하여 유기 기재(基材)의 표면 위에 형성되고, 폴리실라잔을 포함하는 조성의 경화물로 이루어진 경화물층이 습식법을 이용하여 가스-장벽층의 표면 위에 형성되며, 얻어진 기재가 EL 소자의 표면 위에 밀봉막으로서 배치된 EL 장치를 개시하고 있다.
그러나, JP 2003-118030 A에서 개시된 기술에서와 같이, 유기 기재의 표면 위에 가스-장벽 층과 경화물층을 형성하고 얻어진 기재를 EL 소자의 표면에 배치하는 것은, EL 장치의 구조가 복잡해져서 두께가 증가하고, 또한 EL 장치의 제조 공정도 복잡하게 되는 문제를 일으킨다.
본 발명은 종래 기술과 관련된 이상 언급한 문제들을 해결하기 위해 만들어졌으며, 따라서 본 발명의 목적은 구조가 단순하면서도 효과적으로 습기 및 가스의 침투를 방지할 수 있는 유기 EL 장치를 제공하는 것이다.
또 다른 본 발명의 목적은 이러한 유기 EL 장치를 얻을 수 있는 유기 EL 장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 유기 EL 장치는 기판; 상기 기판 표면 위에 형성되고 적어도 제 1 전극층, 유기 발광층, 및 제 2 전극층을 가지는 EL 소자; 및 EL 소자를 피복 하기 위해 EL 소자의 표면 위에 형성되고, 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비가 0.6 이상 2.0 이하인 Si 및 SiNx로 이루어지는 밀봉막을 포함한다.
본 발명의 발명자는 진지하게 연구를 반복했으며, 그 결과 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비가 0.6 미만이거나 또는 2.0을 초과할 때는 형성된 밀봉막의 수증기 투과율이 무시할 수 없는 값을 보이는 반면, 그 비가 0.6 이상 2.0 이하일 때는 형성된 밀봉막의 수증기 투과율은 측정 한계 이하라는 것이 명확해졌다. 그 이유로서, 적당량의 Si-Si 결합 사슬이 Si-N 결합 사슬 속으로 분산되어 밀봉성이 향상된 것으로 판단할 수 있다.
폴리실라잔을 이용하여 밀봉막의 표면 위에 SiO₂로 구성된 제 2 밀봉막이 또한 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 유기 EL 장치를 제조하는 방법은 적어도 제 1 전극층, 유기 발광층, 및 제 2 전극층을 포함하는 EL 소자를 기판 위에 형성하는 단계; 및 적어도 SiH₄가스 및 N₂가스를 공급하고 공급 전기 에너지 및 SiH₄가스의 유량을 조절하여 플라즈마 CVD 방법을 사용함으로써 300 nm/분 이상 600 nm/분 이하의 퇴적속도로 EL 소자를 피복하기 위해 EL 소자의 표면 위에 Si 및 SiNx로 구성된 밀봉막을 형성하는 단계를 포함한다.
Si 및 SiNx로 구성된 밀봉막의 퇴적속도는 SiH₄가스의 유량과 공급 전기 에너지량에 크게 의존하고, 퇴적속도가 300 nm/분 이상 600nm/분 이하일 때 수증기 투과율은 측정 한계 이하인 것은 분명해진다.
플라즈마 CVD 방법을 사용하여 밀봉막을 형성하기 위해 NH₃가스는 SiH₄가스의 유량에 대한 NH₃가스의 유량비가 0.0 이상 0.2 이하인 상태로 공급되는 것이 바람직하다.
또한, SiO₂로 구성된 막은 폴리실라잔을 밀봉막의 표면에 도포하고 베이킹 공정을 거침으로써 형성될 수 있다. 폴리실라잔은 또한 반건조 상태에 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태들을 이하 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.
제 1 실시형태
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유기 EL 장치에 대한 구조를 나타내는 단면도이다. EL 소자 (2) 는 투명한 유리 기판 (1) 위에 형성된다. EL 소자 (2) 는 유리 기판 (1) 위의 표면 위에 형성된 제 1 전극층으로서 애노드 (3), 애노드 (3) 위에 형성된 유기 발광층 (4), 및 유기 발광체 (4) 위에 형성된 제 2 전극층으로서의 캐소드 (5) 를 포함한다. 밀봉막 (6) 은 EL 소자의 표면 위에 형성되어 EL 소자 (2) 를 피복한다.
유리 기판 (1) 은 가시광선을 투과시킬 수 있는 투명하거나 반투명한 재료로 만들어질 수 있다. 따라서, 유리뿐 아니라 이러한 조건을 만족하는 수지 또한 기판을 위한 재료로 사용될 수 있다. EL 소자 (2) 의 애노드 (3) 는 전극으로서의 기능을 가질 수 있고, 또한 가시광선을 투과시킬 수 있기 위해 적어도 투명하거나 반투명할 수 있다. 따라서, 예를 들어, ITO가 애노드 (3) 를 위한 재료로 채택될 수 있다. 적어도 Alq₃또는 DCM과 같은 공지된 유기 EL 재료가 유기 발광층 (4) 을 위한 재료에 포함된다. 또한, 공지된 유기 EL 장치에 채택되는 전자 수송층과 홀 (hole) 수송층과 같은 층이 한 개 또는 복수로 애노드 (3) 와 캐소드 (5) 사이에 적절히 형성될 수도 있다. 각 층은 공지된 재료로 적절히 구성된다. 캐소드 (5) 는 전극으로서의 기능을 가질 수 있고, 적어도 가시광선을 반사하는 특성을 가질 수 있다. 따라서, 예를 들어, Al, Cr, Mo, Al 합금, 또는 Al/Mo 박층 등이 캐소드 (5) 로 채택될 수 있다. 각 층은 진공증착법과 같이 공지된 박막 형성법을 이용하여 형성될 수 있다.
밀봉막 (6) 은 Si 및 SiNx로 구성된다. 이 재료에 있어서, 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비는 0.6 이상 2.0 이하이다. 이러한 밀봉막 (6) 을 사용하는 것은 탁월한 밀봉 특성을 얻고 습기 및 가스가 외부로부터 EL 소자 (2) 로 침투하는 것을 방지하는 것을 가능하게 한다.
이 유기 EL 장치에서, 상부에 형성된 EL 소자 (2) 를 갖는 표면의 반대쪽에 해당하는 유리 기판 (1) 의 주요 표면이 발광 표면으로 된다. 즉, 유기 발광층 (4) 으로부터 방출된 빛은 직접 애노드 (3) 로 입사하거나, 또는 캐소드 (5) 에 반사한 후 간접적으로 애노드 (3) 에 입사하고 유리 기판 (1) 을 관통하여 유리 기판 (1) 의 발광 표면으로부터 외부로 방출된다.
다음으로, 본 발명의 제 1 실시형태에 따라 유기 EL 장치를 제조하기 위한 방법을 이하 설명한다. 우선, 애노드 (3), 유기 발광층 (4), 및 캐소드 (5) 가 진공증착법과 같이 공지된 박막형성법을 이용하여 연속하여 유리 기판 (1) 의 표면 위에 적층되어 EL 소자 (2) 가 형성된다.
다음으로, EL 소자 (2) 가 상부에 형성된 유리 기판 (1) 은 플라즈마 CVD 방법을 이용하여 캐소드 (5) 의 표면 위에 밀봉막 (6) 을 형성하기 위해 진공상태 또는 비활성 분위기인 플라즈마 CVD 시스템의 챔버 내의 위치로 이동된다. 이때, 적어도 SiH₄가스 및 N₂가스가 플라즈마 CVD 시스템의 챔버로 공급된다. 그 후, SiH₄가스의 유량과 공급 전기 에너지를 조절하여 300 nm/분 이상 600 nm/분 이하의 퇴적속도로 밀봉막 (6) 이 캐소드 (5) 의 표면 위에 형성된다.
그 결과로, 유기 EL 장치가 제조된다.
여기서, 100 mm x 100 mm x 0.4 mm의 크기를 가진 폴리카보네이트계 막이 플라즈마 CVD 시스템 챔버 내에 놓여지고 챔버 내의 공기가 1 x 10-3 Pa의 압력까지 배출된다. 이 상태에서, SiH4 가스, NH3 가스, 및 N2 가스가 압력을 100 Pa로 조절하기 위해 챔버 내로 유입된다. 그리고, 20 mm의 갭을 가진 한 쌍의 전극 사이로 13.56 MHz의 고주파 전력이 공급되어 가스들을 방전시킴으로써, 폴리카보네이트 계 막의 표면 위에 0.5 ㎛의 두께를 가진 밀봉막이 퇴적된다. 이때, NH3의 유량과 N2의 유량은 각각 50 ml/분과 1,000 ml/분으로 조절되고 SiH4의 유량과 두 전극 사이에 인가되는 전기 에너지가 밀봉막의 퇴적비를 다양하게 변화시키도록 조절됨으로써, 밀봉막이 각각 형성되고, 형성된 밀봉막의 각각에 존재하는 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비 및 수 증기 투과율이 측정되었고, 표 1에 도시된 측정 결과를 얻을 수 있었다. 0.1 g/ ㎡ㆍday 의 수증기 투과율은 측정 한계 이하임을 의미한다.
표 1
SiH₄의 유량 (ml/분) 전기 에너지 (W) 퇴적속도 (nm/분) N 원자에 결합된 Si 원자의 수에 대한 Si 원자에 결합된 Si 원자의 수의 비 수증기 투과율 (g/ ㎡ㆍday)
75 500 128.0 0.381 0.4
100 600 167.1 0.401 0.39
200 700 242.8 0.484 0.39
200 800 332.4 0.742 0.1
300 700 403.3 1.169 0.1
300 800 441.9 1.375 0.1
500 800 543.3 1.717 0.1
500 1000 622.5 2.333 0.17
형성된 밀봉막의 각각에 존재하는 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비는 X-선 광전자 분광기, 즉 (영국 KRATOS Co.,Ltd에서 제조된) AXIS ULTRA를 이용하여 각각의 형성된 밀봉막을 분석함으로써 측정되었다. 즉, X-선이 고진공 상태에서 밀봉막의 표면에 적용되어 밀봉막의 표면으로부터 방출된 전자들의 에너지를 측정하였고, 그에 따라 화학 원소들에 대한 정성적이고 정량적인 분석을 수행하였다. 이 측정에서, X-ray 광전자 분광기는 Si의 2p궤도가 가지는 결합 에너지 근처의 결합 에너지를 가지는 Au의 4f궤도 (84.00eV) 로 미리 교정되었다. 시료로서의 밀봉막이 챔버 내부로 도입되고 챔버 내의 공기가 1 x 10-7 Pa 이하의 압력까지 배출되었고, 산화막 제거 및 밀봉막 표면의 오염 제거를 위한 Ar 이온 에칭이 5분 동안 수행되었다. 그 후, 결과로 얻어진 시료의 97 eV에서 110 eV에 이르는 결합 에너지 파형이 101.9 eV에서 최고치를 갖는 파형 (질소 원자에 결합된 규소 원자로부터 기인한 파형) 과 99.7 eV에서 최고치를 갖는 파형 (규소 원자에 결합된 규소 원자로부터 기인한 파형) 으로 분리되어 얻어졌다. 그 후, 상기 두 파형 사이의 영역비가 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비로 정의되었다.
또한, 수증기 투과율은 모콘 (mocon) 법을 이용하여 측정되었다.
표 1의 측정 결과로부터, 퇴적속도와 수증기 투과율 사이의 관계가 표 2에서 보는 바와 같이 얻어졌다. 도 2로부터 300 nm/분 이상 600 nm/분 이하인 퇴적속도로 형성된 밀봉막의 수증기 투과율은 측정 한계 이하라는 것을 알 수 있으며, 따라서 이러한 조건하에서 제조된 밀봉막은 뛰어난 밀봉 특성을 보인다.
마찬가지로, 표 1의 측정 결과로부터, 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비와 수증기 투과율 사이의 관계가 도 3에 도시된 바와 같이 얻어졌다. 도 3으로부터 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비가 0.6 이상 2.0 이하인 밀봉막에서의 수증기 투과율은 측정 한계 이하임을 알 수 있으며, 따라서 이러한 조건하에서 제조된 밀봉막은 뛰어난 밀봉 특성을 보인다.
또한, 플라즈마 CVD시스템 챔버로 흘러들어가는 SiH4 가스의 유량은 300 ml/분으로 조절되었고, 전극들 사이에 인가된 공급 전기 에너지는 700W로 조절되어 약 400 nm/분의 밀봉막 퇴적속도를 얻었으며, 이러한 조건하에서, NH₃가스의 유량을 0, 25, 50, 100, 150, 300 ml/분으로 다양하게 변화시켜 각각 2.0 ㎛의 두께를 가지는 밀봉막을 형성하였다. N₂가스의 유량은 1,000 ml/분으로 설정되었고, 공급 전기 에너지의 주파수는 13.56 MHz로 설정되었다. 형성된 밀봉막의 초기 응력과 밀봉막을 60℃의 온도 및 90%의 상대습도를 가진 (TABAIESPEC Co., Ltd에서 제조된) 고온 고습의 용기 내에 500시간 동안 둔 후의 응력을 측정했을 때, 표 2에 도시된 측정 결과가 얻어졌다.
표 2
SiH₄의 유량 (ml/분) NH₃의 유량 (ml/분) SiH₄의 유량에 대한 NH₃의 유량의 비 초기 응력 (MPa) 500시간 후의 응력 (MPa) 응력의 변화량 (MPa)
300 0 0.000 -50.94 -49.76 1.18
300 25 0.083 -73.49 -71.90 1.59
300 50 0.167 -70.52 -73.34 -2.82
300 100 0.333 -65.05 -101.92 -36.87
300 150 0.500 -77.20 -111.06 -33.86
300 300 1.000 -62.38 -116.39 -54.01
밀봉막은 우선 그 굴곡량이 측정된 4-인치 Si 웨이퍼 위에 형성되었고, 그 후 밀봉막 형성 직후의 Si 웨이퍼의 굴곡량과 밀봉막이 500시간 동안 고온 고습의 용기 안에 놓인 직후의 Si 웨이퍼의 굴곡량이 다시 측정되었고, 그 후 얻어진 Si 웨이퍼의 굴곡량이 밀봉막 형성 이전의 Si 웨이퍼의 굴곡량과 각각 비교되었으며, 그에 따라 밀봉막의 초기 응력과 밀봉막이 고온 고습의 용기 안에 500시간 동안 놓인 후의 응력이 계산되었다. 밀봉막의 초기 응력과 밀봉막이 500시간 놓인 후의 밀봉막의 응력과의 차이가 응력 변화량으로 정의된다.
표 2의 측정 결과로부터, SiH₄의 유량에 대한 NH₃의 유량의 비와 응력 변화량 사이의 관계가 도 4에서 보는 바와 같이 얻어졌다. 도 4로부터 SiH₄의 유량에 대한 NH₃의 유량의 비가 0.0 이상 0.2 이하일 때, 응력 변화량이 현저하게 적다는 것을 알 수 있다. 진공증착법 등을 이용하여 공지의 퇴적 공정을 통해 얻어지는 EL 소자의 유기 발광층과 전극층은 기계적인 강도가 약하다. 따라서, EL 소자의 유기 발광층과 전극층이 파괴되는 것을 방지하기 위해, EL 소자를 피복하도록 형성되는 밀봉막에 대해서 응력의 경시 변화가 작은 것이 요구된다. 밀봉막이 SiH₄의 유량에 대한 NH₃의 유량의 비가 0.0 이상 0.2 이하의 조건 하에서 형성될 때, 응력 변화량이 작은 밀봉막을 얻을 수 있고, 따라서 신뢰성이 뛰어난 유기 EL 장치를 실현하는 것이 가능하다.
제 2 실시형태
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기 EL 장치의 단면도이다. 이 유기 EL 장치는 제 2 밀봉막 (7) 이 도 1에 도시된 제 1 실시형태에서의 밀봉막 (6) 의 표면 위에 형성된 형태이다.
폴리실라잔을 이용해서 형성된 0.01~ 2.0 ㎛의 두께를 가지는 SiO₂막이 제 2 밀봉막 (7) 으로서 사용된다. 본 명세서에서, 폴리실라잔은 Si원자에 결합된 수소 원자의 일부가 알킬기 등으로 치환된 유도체도 포함한다. 제 2 밀봉막 (7) 은 알킬기, 특히 작은 분자량을 가진 메틸기를 포함하고, 그에 따라 베이스로서의 밀봉막 (6) 과의 접착 특성이 향상되고 SiO₂막은 유연성을 가지며, 따라서 제 2 밀봉막 (7) 의 두께가 증가할 때에도 붕괴의 발생이 억제된다. 알킬기에 대해서는 1~4개의 탄소 원자를 가지는 알킬기가 바람직하다. 또한, 폴리실라잔은 미반응의 성분이 잔류하는 반건조 상태에 있을 수도 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에 의한 유기 EL 장치의 제조방법을 이하 설명한다. 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유기 EL 장치를 제조하는 경우처럼, EL 소자를 형성하기 위해 진공증착법과 같은 공지의 박막형성법을 이용하여 애노드 (3), 유기 발광층 (4), 및 캐소드 (5) 가 연속하여 유리 기판 (1) 의 표면 위에 적층된다. 그 후 표면에 EL 소자 (2) 가 형성되어 있는 유리 기판 (1) 은 플라즈마 CVD시스템 챔버로 옮겨지고, 적어도 SiH₄가스 및 N₂가스를 플라즈마 CVD시스템 챔버로 공급함으로써, 또한 SiH₄가스의 유량과 공급 전기 에너지를 조절하여 얻어지는 300 nm/분 이상 600 nm/분 이하의 퇴적속도로 캐소드 (5) 의 표면 위에 밀봉막 (6) 을 형성한다.
그 후, 표면에 EL 소자 (2) 및 밀봉막 (6) 이 형성되어 있는 유리 기판 (1) 이 밀봉막 (6) 의 표면 위에 폴리실라잔을 도포하기 위해 대기중에 노출된다. 이러한 도포 방법에 있어서, 스핀 코팅법 (spin coating method), 딥법 (dip method), 플로우법 (flow method), 롤 코팅법 (roll coating method), 및 스크린 프린팅법 (screen printing method)과 같은 다양한 종류의 방법이 사용될 수 있다. 또한, 폴리실라잔은 밀봉막 (6) 이 형성되었을 때의 분위기 중에서 또는 대기에 노출되지 않은 비활성 분위기 중에서 밀봉막 (6) 의 표면위로 도포될 수도 있다.
다음 단계로, 표면에 EL 소자 (2), 밀봉막 (6), 및 폴리실라잔이 형성되어 있는 유리 기판 (1) 이 오븐이나 열판과 같은 가열 장치를 이용하여 베이킹 처리되고, 다음의 반응식에 따라 폴리실라잔 내의 반응이 진행되어 밀봉막 (6) 의 표면 위에 제 2 밀봉막 (7) 이 형성된다.
[-SiH2NH-]n + 2H2O →SiO2 + NH3 + 2H2
그 결과, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기 EL 장치가 제조된다.
도 6에서 도시된 바와 같이, 먼지와 같은 이물질 (8) 이 EL 소자 (2) 의 표면 위에 존재하는 경우, 밀봉막 (6) 이 EL 소자 (2) 의 표면 위에 형성될지라도 이물질 (8) 이 밀봉막 (6) 으로 완벽하게 피복될 수 없고, 따라서 미부착 부분 (9) 이 밀봉막 (6) 에 생길 우려가 있다. 그러나, 제 2 실시형태에서는 폴리실라잔이 제 2 밀봉막 (7) 을 형성하기 위해 밀봉막 (6) 위에 도포되기 때문에, 얻어진 제 2 밀봉막 (7) 은 베이스로서의 밀봉막 (6)의 미부착 부분 (9) 을 피복한다. 그 결과, 습기 및 가스가 외부로부터 EL 소자 (2) 로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 밀봉막 (6) 이 EL 소자 (2) 의 표면 위에 형성된 후, 폴리실라잔이 제 2 밀봉막 (7) 을 형성하기 위해 밀봉막 (6) 의 표면 위에 도포되기 때문에, EL 소자 (2) 가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
먼지뿐 아니라, 유리 가루, 포토레지스트막의 부착물 등이 이물질 (8) 로서 고려될 수 있다. 그러나, 어떠한 경우에도, 미부착 부분 (9) 이 제 2 밀봉막 (7) 으로 피복되어 습기 및 가스가 EL 소자 (2) 로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
베이킹 처리에 있어서, 도포된 폴리실라잔 중 미반응의 성분을 남기면, 미반응 폴리실라잔이 침투한 습기와 반응하여, 침투한 습기가 EL 소자 (2) 에 도달하는 것을 방지하게 된다. 그 결과로, 침투한 습기에 의한 EL 소자 (2) 의 악화를 방지할 수 있다.
이상 기술한 본 발명의 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에서는, 투명한 애노드 (3), 유기 발광층 (4), 및 반사 캐소드 (5) 가 유리 기판 (1) 위에 연속하여 적층되고, 따라서 유기 발광층 (4) 으로부터 방출된 빛은 투명한 애노드 (3) 와 유리 기판 (1) 을 투과하여 외부로 방출되는 하부 방출 타입의 유기 EL 장치에 관해 기술되었다. 그러나, 본 발명은 하부 방출 타입의 유기 EL 장치에 제한되는 것으로 의도된 것은 아니다. 즉, 본 발명은 반사 전극, 유기 발광층, 및 투명한 전극이 연속하여 기판 위에 적층되고, 따라서 유기 발광층으로부터 방출된 빛이 기판의 반대쪽에 위치한 투명한 전극을 투과하여 외부로 방출되는 상부 방출 타입의 유기 EL 장치에도 또한 적용된다. 이러한 경우, 제 1 및 제 2 밀봉막은 투명한 전극 위에 연속하여 형성된다. 따라서, 제 1 및 제 2 밀봉막 각각은 가시광선을 투과하는 투명 또는 반투명 재료로 이루어져야 한다.
본 발명에 따르면, 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비가 0.6 이상 2.0 이하인 Si 및 SiNx로 구성된 밀봉막이 EL 소자의 표면 위에 형성된다. 따라서, EL 장치는 구조면에서 단순함에도 불구하고, 습기 및 가스가 EL 소자로 침투하는 것을 방지하는 것이 가능하다.
제 1 실시예
ITO로 이루어진 두께 190nm의 애노드를 반응성 스퍼터링 방법을 이용하여 투명한 유리 기판 위에 형성하였다. 그 후, 진공증착에 의한 발광층 형성 전 기판에 대한 세정으로서, 기판을 알칼리 용액을 이용하여 세정한 후, 순수를 이용하 여 세정하였으며, 건조한 후에 자외선/오존 세정 광원을 이용하여 세정하였다.
애노드가 형성되어 있는 기판을 진공증착 시스템으로 이송하였고, 탄소 도가니를 이용하여 카퍼 프탈로시아닌 (copper phthalocyanine) 을 애노드의 표면 위에 10 nm의 두께로 증착하여 0.1nm/초의 퇴적속도와 약 5.0 x 10-5 Pa의 진공도로 홀 주입 영역을 형성하였다.
다음 단계로, 탄소 도가니를 이용하여 트리페닐아민 (triphenylamine) 의 테트라머 (tetramer) 를 홀 주입 영역의 표면 위에 30 nm의 두께로 배치하여 0.1 nm/초 의 퇴적속도와 5.0 x 10-5 Pa의 진공도로 홀 수송 영역을 형성하였다.
또한, 홀 수송 영역의 표면 위에 DPVBi (발광색 : 청) 를 30 nm의 두께로 증착하여 0.1 nm/초의 퇴적속도와 5.0 x 10-5 Pa의 진공도로 발광 영역을 형성하였다.
탄소 도가니를 이용하여 발광 영역 위에 퀴놀리놀라토계 (quinolinolato series) 금속화합물로서 Alq3을 20 nm 두께로 증착하여 0.1 nm/초의 퇴적속도와 5.0 x 10-5 Pa의 진공도로 전자 수송 영역을 형성하였다.
그 후, 탄소 도가니를 이용하여 LiF를 0.5 nm의 두께로 전자 수송 영역 위에 증착하여 0.03 nm/초의 퇴적속도와 5.0 x 10-5 Pa의 진공도로 캐소드 인터페이스 영역을 형성하였다. 또한, 텅스텐 보드를 이용하여 알루미늄을 100 nm의 두께로 캐소드 인터페이스 영역 위에 배치하여 1 nm/초 의 퇴적속도와 5.0 x 10-5 Pa의 진 공도로 캐소드를 형성하였다.
EL 소자를 이와 같은 방식으로 유리 기판 위에 형성한 후, 플라즈마 CVD 시스템을 이용하여 Si 및 SiNx로 구성된 막을 밀봉막으로서 EL 소자의 표면 위에 형성하였다. 즉, 유리 기판을 플라즈마 CVD 시스템 챔버 내에 놓고, 챔버 내의 공기를 1.0 x 10-3 Pa의 압력까지 배출하였다. 그 후, SiN₄가스, NH₃가스 및 N₂가스를 각각 300 ml/분의 유량, 50 ml/분의 유량, 1,000 ml/분의 유량으로 챔버 내로 유입시켜 압력을 100 Pa로 조절하였다. 다음으로, 13.56 MHz, 700 W의 고주파 전력을 20 mm의 갭을 가진 한 쌍의 전극 사이에 인가하여 혼합 가스를 방전시켰고, 그에 따라 EL 소자의 표면 위에 1 ㎛의 두께로 밀봉막을 형성 배치시켰다.
이렇게 제조한 유기 EL 장치의 밀봉막 내의 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비는 1.169였다. 또한, 밀봉막의 수증기 투과율을 측정하였을 때, 수증기 투과율은 측정 한계 이하였다. 형성된 밀봉막을 60℃의 온도 및 상대습도 90%의 환경에 500시간 방치한 후의 응력 변화량은 -2.82 MPa로 작은 값이었다.
제 2 실시예
제 1 실시예와 유사하게, 플라즈마 CVD 시스템을 이용하여 EL 소자를 투명한 유리 기판 위에 형성하고 Si 및 SiNx로 구성된 밀봉막을 EL 소자의 표면 위에 형성한 후, 회전 속도를 500 rpm으로 고정시킨 스피너를 이용하여 20 wt%의 폴리실라잔, 즉 (CLARIANT JAPAN Co., Ltd.에서 제조된) NL-120을 밀봉막의 표면 위로 부착 하고 열판을 이용하여 30분 동안 90℃로 건조하였고, 그에 따라 0.5 ㎛ 두께의 SiO₂로 구성된 두 번째 밀봉막을 형성하였다.
상술한 바에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따르면, 구조가 단순하면서도 효과적으로 습기 및 가스의 침투를 방지할 수 있는 유기 EL 장치를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판의 표면 위에 형성되고 적어도 제 1 전극층, 유기 발광층, 및 제 2 전극층을 갖는 EL 소자; 및
    상기 EL 소자를 피복하도록 상기 EL 소자의 표면 위에 형성된 밀봉막을 포함하며,
    상기 밀봉막은, 질소 원자에 결합된 규소 원자의 수에 대한 규소 원자에 결합된 규소 원자의 수의 비가 0.6 이상 2.0 이하인 Si 및 SiNx 로 이루어지는, 유기 EL 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀봉막의 표면 위에 형성된 제 2 밀봉막을 더 포함하는, 유기 EL 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 밀봉막은 폴리실라잔을 이용하여 형성된 SiO2 막인, 유기 EL 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 밀봉막은 0.01 내지 2.0 ㎛의 두께를 가지는, 유기 EL 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 EL 장치는 하부 방출 타입인, 유기 EL 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 EL 장치는 상부 방출 타입인, 유기 EL 장치.
  7. 기판 위에, 적어도 제 1 전극층, 유기 발광층, 및 제 2 전극층을 가지는 EL 소자를 형성하는 단계; 및
    플라즈마 CVD 방법을 사용하여 300 nm/분 이상 600 nm/분 이하의 퇴적속도로 상기 EL 소자를 피복하도록 상기 EL 소자의 표면 위에 Si 및 SiNx로 이루어진 밀봉막을 형성하기 위해 적어도 SiH4 가스 및 N2 가스를 공급하고, SiH4 가스의 유량 및 공급 전기 에너지를 조절하는 단계를 포함하는, 유기 EL 장치의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 플라즈마 CVD 방법을 사용하여 상기 밀봉막을 형성하기 위해 SiH4 가스의 유량에 대한 NH3 가스의 유량의 비가 0.0 이상 0.2 이하로 설정되어 NH3 가스가 공급되는, 유기 EL 장치의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    폴리실라잔이 상기 밀봉막의 표면 위에 도포되고, SiO2 로 이루어진 제 2 밀봉막을 형성하도록 베이킹 처리되는, 유기 EL 장치의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 폴리실라잔은 스핀 코팅법, 딥법, 플로우법, 롤 코팅법, 및 스크린 프린팅법 중 어느 하나의 방법을 사용하여 도포되는, 유기 EL 장치의 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 폴리실라잔은 반건조 상태에 있는, 유기 EL 장치의 제조방법.
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